一种基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法
专利汇可以提供一种基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于三维魔方的耕地生态 质量 综合评价方法，基本步骤包括以下几个方面：评价单元确定、指标体系确定、评价指标标准化、评价方法选择、耕地生态质量分级。而根据耕地生态质量的评价特点，方法对应的评估流程包括数据 整理 与预处理、指标体系构建及元指标计算及指标数据标准化、特尔菲法确定权重、综合评估值计算和障碍因子诊断法以及评估等级划分。该方法从宏观、中观、微观尺度上构建耕地生态质量评价指标体系，既能够提高评价结果的准确性，又能够提升评价结果 可视化 效果。，下面是一种基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法专利的具体信息内容。
1.一种基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法，其特征在于包括如下步骤：
（a）数据获取：从地上遥感数据、地面调查数据和地下土壤取样化验数据三个层面选取评价指标来构建耕地生态质量评价指标体系，所述地上遥感数据包括防护林网密度、植被覆盖度、叶面积指数、归一化植被指数、生物量和光合有效辐射；所述地面调查数据包括复种指数、单位面积化肥投入、单位面积农药投入、单位面积劳动力、粮食单产、单位面积除草剂投入；所述地下土壤取样化验数据包括土壤质地指数、土壤重金属污染、土壤容重、土壤全氮、土壤全磷、土壤有机质含量；
（b）将步骤（a）中地上遥感数据、地面调查数据和地下土壤取样化验数据嵌入笛卡尔坐标系的X、Y、Z三个轴上，定义X轴为地面调查数据源，Y轴为地下土壤取样化验数据源，Z轴为地上遥感数据源，形成“三维魔方”模型；
（c）将所述X轴、Y轴、Z轴上的数据源无量纲化并确定权重，得出指标评价数据；
（d）利用特尔菲法，对所述指标评价数据赋分，将所述X轴、Y轴、Z轴上的数据源的指标分值累加分值嵌入对应的坐标轴内，累加分值即为相应数据源的综合评分值；
（e）将所述X、Y、Z三个轴上的数据进行乘积，乘积所得体积为该评价单元的综合评分，根据所述综合评分来评定所述耕地生态质量。
2.如权利要求1所述的基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法，其特征在于，所述防护林网密度是农田周边防护林在单位面积上的数量；所述叶面积指数是单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数；所述归一化植被指数是利用卫星不同波段探测数据组合而成的，能反映植物的生长状况；所述生物量是某一时间单位面积或体积栖息地内所含一个或一个以上生物种，或所含一个生物群落中所有生物种的总个数或总干重；
所述光合有效辐射是直接辐射中的光合有效辐射与太阳直接辐射之比。
3.如权利要求1所述的基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法，其特征在于，所述土壤质地指数按如下方法确定：首先，根据土壤质地的生态影响对土壤质地单因素进行分级：1等为粘土和壤粘土；2等为重壤土和中壤土；3等为轻壤土和砂壤土；4等为砂土和细砂土；然后从1到4等分别赋以3、2.5、1.5、0.5的分值；所述土壤重金属污染是由于土壤中废弃物重金属过量沉淀而导致的土壤污染，土壤重金属元素为国家土壤环境质量标准中规定的砷、铬、镉、铜、汞、铅、镍和锌8 种重金属污染元素；
所述土壤全氮是土壤中各种形态氮素含量之和；
所述土壤全磷是土壤全磷量即磷的总贮量；
所述土壤有机质是土壤中含碳的有机物质。
4.如权利要求1所述的基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法，其特征在于，所述复种指数等于农作物种植总面积/耕地总面积；
所述单位面积化肥投入等于化肥施用量/耕地总面积；
所述单位面积农药投入等于农药施用量/耕地总面积；
所述单位面积除草剂投入等于除草剂施用量/耕地总面积；
所述粮食单产等于粮食作物总产量/种植粮食作物的耕地面积；
所述单位面积劳动力等于农业就业人口/耕地总面积。
5.如权利要求1所述的基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法，其特征在于，所述步骤（e）中，根据级别分值查询表来评定所述更低的生态质量：
级别分值查询表
。
一种基于三维魔方的耕地生态质量综合评价方法
技术领域
背景技术
结构和功能。耕地生态质量综合评价是对耕地生态系统的结构、功能和生态环境质量进行
的多角度评价。现有的耕地评价研究大多集中在耕地质量评价、耕地地力评价、耕地生态风险评价以及耕地生态安全评价。
评价耕地生态质量状况，寻求耕地质量的主导影响因素以及提高耕地生态质量的措施，是
当今土地科学研究的重要领域。耕地生态质量的评价是土地评价的一个重要途径，土地质
量是土地的综合属性，包括生态质量、自然质量、经济质量和管理质量。耕地生态质量评价是耕地生态保护的基础工作，提高物质生产能力，防止耕地生态环境污染，保持耕地生态系统持续存在和发展。目前在耕地生态评价指标方面有较多的探索与研究，但仍然未形成统
一的评价指标体系，尤其在宏观、中观、微观等不同尺度下的评价指标体系构建原则、要求和目标等方面还需要进一步研究。现有的耕地生态质量评价数据源不丰富，指标选取中存
在着片面性，精度有待提高。
发明内容
指标标准化、评价方法选择、耕地生态质量分级。而根据耕地生态质量的评价特点，方法对应的评估流程包括数据整理与预处理、指标体系构建及元指标计算及指标数据标准化、特
尔菲法确定权重、综合评估值计算和障碍因子诊断法以及评估等级划分。包括如下步骤：
步骤一：数据获取，该评价方法从地上遥感数据、地面调查数据以及地下土壤取样化验
数据为支撑。从三个层面选取评价指标来构建耕地生态质量评价指标体系。其中遥感数据
包括防护林网密度、植被覆盖度、叶面积指数、归一化植被指数（NDVI）、生物量和光合有效辐射；地面调查数据包括复种指数、单位面积化肥投入、单位面积农药投入、单位面积劳动力、粮食单产、单位面积除草剂投入；土壤取样化验数据包括土壤质地指数、土壤重金属污染、土壤容重、土壤全氮、土壤全磷、土壤有机质含量。
0-36 极差
36-72 差
72-108 良
108-144 好
144-180 优
180-216 极优
本表以每个数据源有6个指标为例，最大值为63=216
指标说明
地表指标：
（1）复种指数=农作物种植总面积/耕地总面积
（2）单位面积化肥投入=化肥施用量/耕地总面积
（3）单位面积农药投入=农药施用量/耕地总面积
（4）单位面积除草剂投入=除草剂施用量/耕地总面积
（5）粮食单产=粮食作物总产量/种植粮食作物的耕地面积
（6）单位面积劳动力=农业就业人口/耕地总面积
其中，（2）（3）（4）为负向指标。
粘土和壤粘土；2等为重壤土和中壤土；3等为轻壤土和砂壤土；4等为砂土和细砂土。然后，计算土壤质地指数。土壤质地属定性指标，必须转化为定量指标，这样方能与其它指标共同对耕地生态系统质量进行综合评价。借鉴专家意见，从1到4等分别赋以3、2.5、1.5、0.5的分值。
1995 中的土壤环境质量二级标准为标准值，求得各评价单元单因素污染指数，见公式：
其中，C ± i为土壤重为土壤中有害重金属i的实测量，i为 GB15618-1995 土壤环境
质量标准中的8种重金属元素。S ± i为土壤中有害重金属i的二级标准值。按照表2给出的
土壤重金属污染等级划分界限值，分别进行评价单元土壤环境等级划分。
单元素环境指数 p±i≤1 1≤p±i≤2 2≤p±i≤3 3≤p±i≤5 p±i＞5
得分值 0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4
含义 清洁 轻微污染 轻度污染 中度污染 重度污染
（3）土壤容重：一定容积的土壤（包括土粒及粒间的孔隙）烘干后的重量与同容积水重
的比值。土壤容重反映土壤具有一个较长时间变异的动态属性，其大小受土壤质地、结构及利用方式等的影响。用环刀法法测定。
参数。
S=SV+SS
假设像元中有植被覆盖的面积为fc，则裸土覆盖的面积为1-fc；假设全由植被所覆盖
的纯像元的遥感信息为Sveg，全由裸土所覆盖的纯像元的遥感信息为Ssoil，则混合像元的遥感信息为：
S=fc·Sveg+（1-fc）·Ssoil
植被覆盖度为：
fc=（S-Ssoil）/（Sveg-Ssoil）
（3）叶面积指数：叶面积指数又叫叶面积系数，是指单位土地面积上植物叶片总面积占
土地面积的倍数。即：叶面积指数=叶片总面积/土地面积。
此，根据植物反射光谱特征，结合遥感信息可以估算植被的生物量。
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